悬浮式掘进机二运技术革新及应用

文/郭磊磊

（作者单位：河南能源永煤公司新桥煤矿）

（责任编辑：庞永厚）

在煤炭地下开采作业中，煤巷掘进是矿井开采的基础工程。河南能源永煤公司新桥煤矿施工21106工作面轨道顺槽，目的是满足工作面回采、通风、运输、行人等需要。针对该工作面地质条件复杂及生产任务紧迫的实际，新桥煤矿提出较适合该巷道掘进运输的技术革新思路，实施悬浮式掘进机二运技术革新。实践表明，悬浮式掘进机二运能够有效解决复杂地质条件的循环掘进作业难题，提高了新开口巷道掘进生产效率，降低了职工劳动强度，提升了施工安全系数，使用效果显著，具有较高的应用推广价值。

一、工作面概况

21106工作面轨道顺槽在15～18勘探线之间，位于小曾庄境内。21106工作面轨道顺槽北部为风氧化带保护煤柱，南部为南翼胶带运输东大巷保护煤柱，西部为F8断层保护煤柱，东部为21106综采工作面（未采)。21106工作面二2煤层较稳定，最小厚度为0.72m，最大厚度为5.00m，平均3.63m，黑色，半金属光泽至金属光泽，上部呈碎块状，以亮煤为主，间夹少许镜煤和暗煤条带，半亮型；下部由亮煤和暗煤组成，受岩浆岩侵入，局部可能存在煤层变焦现象。工作面煤层厚度变化较小，煤层顶板存在较稳定的顶板细砂岩、中砂岩，北部靠近煤层露头，且工作面附近断层较多，有利于瓦斯逸散，因此，煤层瓦斯含量较低，区内煤层整体倾角较大，对工作面掘进影响大。

因该巷道揭露地质构造带较多，采用常规掘进机后跟刮板输送机运输方式效率低下，特进行悬浮式掘进机二运的技术革新，可使掘进机接二运在不需要加工溜槽及皮带机尾大架的情况下，就可直接在巷道内连续作业，从而提高运输能力，并把影响时间降到最低，达到预期效果。

二、创新点及加工工艺

二运是指连接掘进机与后面皮带机或刮板输送机的中间部分，由电动滚筒、皮带和二运架组成，是一种运输转载过渡设备。悬浮式掘进机二运的设计初衷，是提高巷道掘进速度，降低每班延伸溜槽影响时间，减少设备安装、拆除工程量，加快巷道掘进速度及运输速度。

1.原工艺缺陷

因新开口巷道距离较短，无法安装胶带输送机，直接使用刮板运输机运输出煤存在一定弊端，制约安全生产。由于采用刮板输送机运输时，掘进机无法连接二运同时使用，仅能通过掘进机后接溜槽运输，每班都需要运输、安装溜槽，严重影响出煤效率且占用正规循环时间。同时，使用原溜槽与二运滑撬时，因巷道频繁运输出煤且滑撬摩擦阻力较大，需加工大量滑撬，因矿井设备紧张且安装后需要人员维护，劳动强度较大，运输设备困难且影响时间较长，并存在较大安全隐患。

2.悬浮式掘进机二运技术革新优势

针对以上影响因素，结合使用掘进机二运及刮板输送机的优点，通过在21101工作面下段改造巷施工期间，在溜槽与二运滑撬施工期间不断积累经验，优化二运跟溜槽的施工工艺。主要措施是：去除滑撬，直接在巷道顶板施工单轨吊梁，加工两组悬吊机翼，通过链条将二运机尾悬吊至单轨吊梁上，通过机翼滑轮达到掘进机二运行程，可以有效解决掘进机二运在去除滑撬的情况下连接刮板输送机的难题。

通过利用悬浮式掘进机二运可进退优势，每掘进10～15m，可以利用检修等富余时间一次增加安装溜槽，有效地避免了每班均需增加溜槽的影响，且去除了加工滑撬的材料成本以及人工运输安装风险，顶板施工的单轨吊梁后期也可拆除回收、重复使用，并可解决刮板输送机运输距离无法满足掘进运输的难题。

3.悬吊机翼加工过程

地面加工车间人员在机电库房寻找回收的单轨吊滑轮、11#工字钢，将工字钢截至设计长度，两端焊接钢板，钢板打孔后连接链条，通过两组悬吊机翼将二运机尾悬吊至合适高度位置。此设计可使掘进机二运悬吊起来，不影响工作面刮板输送机延伸及检修。该装置体积较小、运输方便，安装简单。

三、安装工艺及安全技术措施

1.安装工艺

（1）在巷道顶板沿刮板输送机中心，施工一排单轨吊梁，在单轨吊梁两端安装阻轮器。自制加工两件二运起吊架，在巷道底板上将二运整体拼装完成，掘进机二运沿21106轨道顺槽刮板输送机中心安装，安装二运机头架、中间架、机尾架，落煤点位于刮板输送机中部槽正上方。机头架与掘进机连接固定，机尾架通过起吊点及手拉葫芦进行起吊，将单轨吊梁上二运起吊架通过完好的40T链条固定。

（2）采用规格Φ22×2200mm锚杆或规格Φ21.6×3300mm的锚索固定单轨吊梁底座，可以直接使用1根单锚杆通过链条固定单轨吊梁。21106轨道顺槽刮板输送机中心为单轨吊梁中心。

（3）施工前使用专用找顶钎子对施工范围进行找顶，标记单轨吊梁起吊锚杆（锚索）眼位，然后根据眼位依次按照从外向里的原则进行施工锚杆（锚索），安装单轨吊梁。

（4）施工位置较高时，可在掘进机（二运）上施工，也可先搭平台，人员站在平台上施工，平台高度以便于施工为宜。由施工现场负责人（跟班队长或班组长）确认搭接好的施工平台牢固可靠后，人员方可站在平台施工。安装时必须由两人以上进行作业。根据掘进进度，若巷道顶板单轨吊梁行程不能满足需要时，可将最后几架单轨吊梁拆除，在迎头掘进方向继续延伸安装，重复循环使用。掘进机二运安装示意图如图1所示。

图1 21106轨道顺槽掘进机二运安装示意图

2.安全措施

（1）起吊、安装期间需在巷道两端拉设警戒线，严禁无关人员进入，施工人员要进行安全站位确认，坠落区域内不得站人。

（2）二运运行期间，严禁人员从二运下部通过，严禁人员将身体的任何部位置于出煤口下方，防止飞矸伤人。连接刮板输送机中部槽期间，人员可在二运下工作，但必须将掘进机及二运停电闭锁，并进行安全确认，保证施工人员安全。

（3）每班开启综掘机前，必须仔细检查锚索梁是否完好、二运起吊架是否牢靠、阻轮器是否有损坏，发现问题应立即处理，否则不得开启掘进机二运。

（4）当需要开启二运电机运输时，必须先开启配套的前级运输设备，尽量降低二运承载重量。

四、应用效果

1.经济效益

每班节约延伸溜槽约1小时，每月按30天（每天两班）计算，每月可节约1×2×30=60小时（2.5天），每天预计可掘进6.4m，每月可多掘进16m，21106工作面工期为5个月，可增加产煤效益124.3万元。另外，减少使用滑撬及人工加工费用约0.1万元，总效益为124.4万元。

2.综合效益

（1）避免了每班延伸溜槽影响正规循环时间，达到了快速掘进效果。

（2）减少了大量滑撬的加工使用，缓解了矿井备用设备紧张局势，减少了设备维护及人员劳动量，且避免了维护及运输安全风险。

（3）悬浮式掘进机二运有效解决了因刮板输送机运输距离受限制无法满足运输的难题。悬浮式掘进机二运不仅能与刮板输送机搭接使用，也可以与胶带输送机搭接使用，特别是施工大坡度上山巷道时，可减少影响时间，提高运输效率。

（4）优化改造配件加工简单、组装方便，且可拆分，方便运输，可重复组装使用。悬浮式掘进机二运优化改造实践应用，为今后类似巷道掘进提供新路径，具有较高推广价值。